고당도 식품 섭취, 점막 분해 미생물 증가시켜 염증성장질환(IBD) 유도

당분 섭취량이 높은 서구식 식습관(Western Diet)이 장내 마이크로바이옴(Microbiome)을 바꿔 염증성장질환(Inflammatory Bowel Disease, IBD)을 일으키는 것으로 밝혀졌다. 이번 연구는 고당도 식품이 실제 장내미생물의 구성을 바꿔, 염증성장질환을 일으키는 메커니즘을 밝혔다는 점에서 중요하다.

하산 자키(Hasan Zaki) 미국 텍사스대 사우스웨스턴(UT Southwestern, UTSW) 메디컬센터 연구팀은 지난달 28일(현지시간) 높은 농도의 포도당(Glucose)이 장내미생물의 변화를 유도해, 염증성장질환을 일으킨다는 연구결과를 사이언스트랜스레이셔널메디슨(Science Translational Medicine)에 게재했다(DOI: 10.1126/scitranslmed.aay6218).

염증성장질환은 위장관(Gastrointestinal Tract)의 염증반응으로 일어나며 증상에 따라 궤양성대장염(Ulcerative Colitis)과 크론병(Crohn’s Disease)으로 나뉜다. 높은 농도의 당을 섭취하는 식습관이 염증성장질환의 발병율을 높인다는 역학결과가 있지만 명확한 작용기전은 밝혀지지 않았다. 연구팀은 음식이 장내 미생물의 구성을 결정한다는 사실에 기반해 높은 농도의 당 섭취, 장내 미생물, 염증성장질환 간의 인과관계를 규명하고자 했다.

먼저 연구팀은 포도당 섭취가 염증성장질환을 악화시키는 것을 확인했다. 10% 포도당을 7일 동안 먹인 후 2.5% DSS(Dextran Sulfate Sodium)로 염증성장질환을 유도한 인비보(In Vivo) 쥐 모델을 이용했다. 연구팀은 탄산음료 1개가 약 15%의 당을 포함하고 있다는 점에서 이 쥐 모델이 임상학적으로 연관성이 높다고 설명했다. 결과를 보면 포도당을 먹인 그룹에서 대조그룹에 비해 체중 감소량이 더 컸으며, 염증성장질환이 악화됐다. 포도당을 먹인 그룹에서 염증반응으로 인해 대장 길이(Colon Length)도 감소했다.

다음으로 포도당이 장내 미생물 구성에 미치는 영향을 봤다. 포도당을 먹인 쥐의 분변샘플(Fecal Sample)을 분석한 결과, 대조그룹에 비해 장내 미생물 다양성이 감소했다. 박테리아 종 유사성을 분석하는 PCA(Principal Coordinate Analysis) 결과, 포도당을 먹인 그룹과 대조그룹의 장내 박테리아 구성도 달랐다.

특히 포도당을 먹인 쥐의 분변샘플에서 점막(Mucosal Layer) 분해 효소를 분비하는 ‘Akkermansia muciniphila’, ‘Bacteroide fragilis’가 증가했다. 점막은 장 상피세포(Intestinal Epithelial Cell)를 보호하는 역할을 하며 점막 분해는 장내 염증의 유발 요인(Initiating Event)이다.

연구팀은 박테리아에 의한 점막 분해가 염증성장질환을 일으키는지도 확인했다. 염증성장질환 쥐 모델에 포도당을 먹인 결과, 대조그룹에 비해 점막의 두께가 얇아졌으며 Akkermansia muciniphila와 Bacteroide fragilis가 분비하는 Sulfatase, α-Fucosidase 등의 점막 분해 효소 활성도 증가했다. 염증성장질환 쥐 모델에 장내 미생물을 제거하는 항생제를 처리한 경우 포도당 섭취에 의한 염증성장질환이 개선됐다. 이는 무균(Germ-Free) 쥐 모델에서도 확인됐다. 포도당을 먹인 쥐의 분변샘플을 무균 쥐에 이식한 결과, 포도당에 의해 염증성장질환이 악화됐다. [바이오스펙테이터 발췌]

• 페이스북 공유
• 트위터 공유
• 구글+ 공유